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船舶電気装備技術講座 〔基礎理論編〕 (GMDSS)

 事業名 船舶の電気装備に関する技術指導等
 団体名 日本船舶電装協会 注目度注目度5


5・4・6 デジタルボルトメータ
 アナログ電圧をアナログ/デジタル変換器(ADコンバーターとも呼ぶ)によりデジタルパルスに変換して計数回路によりパルスの数からアナログ電圧を測定するデジタルボルトメータの系統図を図5・8に示す。
 
図5・8 デジタルボルトメータの系統図
 
 雑音混入による誤動作を防ぐため二重積分型ADコンバータによるボルトメータが普及している。図5・9にその回路構成と原理図を(a)と(b)に示す。測定電圧VXと比較する基準電圧VSをそれぞれ積分器で積分してアナログ電圧に比例した計数パルスをつくりそれぞれの計数値N1とN2及び安定した基準電圧VSのみから測定電圧VXが求められる。
 
図5・9 二重積分型ADコンバータによるデジタルボルトメータ
(a)回路構成
 
(b)動作原理図
 
 始め入力スイッチS1はA端子、積分器スイッチはS2をONからOFFとすると測定電圧VXが積分されて積分器出力は(b)のように時間t1から直線的に降下する。ゼロ検出用コンパレータ出力がV0に到達する時間t2までクロックパルスが制御回路を通ってカウンタに送り込まれるパルス数N1が求められる。t2の時間からS1はB端子へ切り替えられてマイナス極性の標準電圧、-VSにより積分器出力は(b)に示すようにt2から直線的に上昇する。時間t3で初期電圧0に戻る。t2〜t3の間のクロックパルス数N2をカウンタで計数する。
 測定電圧VX、出力電圧V0、と時間t1〜t2の間の関係は
 
 
ここで、CRは積分器の時定数である。時間t2〜t3ではV0から0まで上昇するので
 
 
両式から測定電圧VXを求めると
 
 
となり、パルス数と標準電圧だけから測定電圧VXが求まる。積分器により回路の変動や雑音の妨害が除去されて安定なデジタル電圧計となる。積分器のS2はONにすると積分器出力を0の初期条件に戻す役目をする。







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